进给率对多道次拉深旋压筒形件壁厚分布的影响

探讨了6061铝合金薄壁筒形件同道次旋轮路径中,进给率对多道次拉深旋压的筒形件壁厚分布的影响。通过控制同一道次旋轮路径中两种轨迹的进给率不变,改变第三种轨迹的进给率,进行了七工况的试验,对比了筒型旋压件的壁厚分布和法兰直径。结果表明:随着返程或往程进给率的增加,筒壁壁厚会整体相应增大;进给率越大,其与壁厚之间的关系越不明显;在往程和返程进给率相同时,旋轮路径中贴模部分的进给率越高,壁厚减薄率越小。     

多道次变薄拉深速度对筒形件尺寸精度的影响

多道次变薄拉深过程中,拉深速度对整个筒形件的成形质量有着重要影响。为了探究多道次变薄拉深时拉深速度对工件成形后尺寸精度的影响,针对多道次变薄拉深过程中不同的拉深速度,采用有限元数值模拟的方法进行研究,以多道次变薄拉深过程中工件的实际外径与壁厚偏差作为性能指标,探究多道次变薄拉深时拉深速度对筒形件成形后尺寸精度的影响。结果表明:经多道次变薄拉深后,工件的实际外径与壁厚偏差皆小于理论值,随着拉深速度的增大,工件外径呈现先增大后减小的趋势,壁厚偏差呈现先减小后增大的趋势,当拉深速度为15 mm·s-1时,工件实际外径最接近理论外径,壁厚偏差最小。     

镍基高温合金锥筒形件拉深旋压成形机理研究

针对镍基高温合金因加工硬化严重成形时极易产生破裂和起皱等典型缺陷的问题,以锥筒形壳体类零件为对象,提出了一种由锥形预制坯经过真空固溶处理后拉深旋压成形锥筒形件的方法,并对其成形机理进行了研究。基于Abaqus/Explicit平台,建立了锥筒形件拉深旋压有限元模型,分析了成形过程中的瞬态等效应力、等效塑性应变、切向应力、壁厚及三向应变分布规律。结果表明:在旋压成形过程中,最大瞬态等效应力位于旋轮接触区及附近区域、最大瞬态等效塑性应变位于坯料口部;瞬态切向压应力最大值位于旋轮接触区,而瞬态切向拉应力最大值位于旋轮接触区附近的两侧区域。筒形段中部壁厚减薄,而坯料口部壁厚增厚。旋压成形试验表明,锥形预制坯经拉深旋压后可获得壁厚均匀的锥筒形件。     

多道次变薄拉深尺寸精度研究与优化

为了探究多道次变薄拉深工艺参数与筒形件壁厚偏差之间的关系,选取C15-c低碳钢为试验材料进行多道次变薄拉深试验,采用单因素试验设计方案,探究多道次变薄拉深过程中工艺参数(减薄率、凹模锥角和摩擦系数)对工件壁厚偏差的影响规律。采用中心组合旋转设计方法设计试验,采用BBD响应曲面法建立筒形件在多道次变薄拉深过程中工艺参数与壁厚偏差的预测模型,采用Design-Expert10软件对筒形件壁厚偏差进行回归系数及方差分析,并验证回归方程的准确性,对多道次变薄拉深工艺参数进行优化。试验结果表明:经多道次变薄拉深后,工件的实际壁厚均小于理论值,随着减薄率与凹模锥角的增大,工件壁厚偏差整体上呈现增大趋势;随着摩擦系数的增大,工件壁厚偏差整体上呈现先减小后增大趋势;多道次变薄拉深最优参数组合为减薄率45%、凹模锥角9°、摩擦系数0. 14,多道次变薄拉深成形件的壁厚偏差为-0. 0461 mm,达到最小值。     

强力旋压镁合金筒形件的显微组织及微纳力学性能

以AZ31镁合金的强力旋压成形工艺为例,通过6道次旋压成形获得镁合金筒形件,对其各道次组织演变规律及筒坯的微纳力学性能进行了分析。原始筒坯壁厚为10mm经6道次强力旋压成形,获得了壁厚为1mm的成形良好、无鼓包等缺陷的镁合金筒形件;采用金相显微镜对各道次的筒坯试样的显微组织进行分析,结果表明:组织由原始粗大的、不均匀组织逐步转变为以孪晶为主、细小的均匀的组织;采用G200微纳力学测试系统对各道次的镁筒坯试样进行纳米压痕测试分析,结果表明:镁合金筒坯硬度随着旋压道次的增加而提高,原始镁合金筒坯硬度为0.377GPa,6道次旋压后镁合金筒坯的硬度为1.053GPa,提高约2.8倍,而旋压前后模量值保持基本不变;采用万能试验机对旋压成形的筒形件进行拉伸试验并对其断口进行SEM分析,结果表明:旋压前后的镁合金筒坯断口均呈现塑性断裂,但是原始镁合金断口中韧窝大而深,经多道次旋压后的断口中韧窝小而浅。     

镍基高温合金锥筒形件拉深旋压时成形质量及组织性能研究

针对镍基高温合金因严重的加工硬化而导致塑性成形时质量控制困难的问题,以应用于燃烧室的锥筒形件为对象,提出采用剪切旋压工艺获得锥形预制坯,经固溶处理后进行拉深旋压成形出口部筒形段的方法。基于Abaqus软件建立锥筒形件多道次拉深旋压成形有限元模型,研究了进给比及旋轮圆角半径等成形参数对成形质量的影响规律,结合组织性能测试,获得了微观组织及力学性能变化规律。结果表明,进给比及旋轮圆角半径对制件的最大壁厚减薄率、圆度及回弹的影响显著。拉深旋压成形后,筒形段各区域的晶粒形态各异,中部晶粒被拉长并形成较多形变孪晶,口部筒形段发生晶粒堆积,且晶粒呈等轴状;拉深旋压成形的筒形段的强度显著提高,但伸长率下降。     

旋轮轨迹和工艺参数对多道次拉深旋压成形质量的影响研究

多道次拉深旋压成形工艺复杂,旋轮轨迹与工艺参数的选取及其之间的匹配直接影响旋压件的成形质量和尺寸精度。因此,研究不同的旋轮轨迹和工艺参数对多道次拉深旋压成形的影响具有重要的意义。以Al6061和SPCC材料为研究对象,通过试验对比研究了不同轨迹的道次曲线和工艺参数对多道次拉深旋压成形质量的影响。结果表明:在其它工艺参数相同的情况下,采用凸凹圆弧往返进给无道次贴模推进的旋轮轨迹时,所获得的旋压件壁厚最均匀;采用此种旋轮轨迹时,旋轮安装角和进给比越大工件越容易起皱。     

基于Simufact的多道次变薄拉深尺寸精度研究

为了探究多道次变薄拉深中摩擦系数对工件成形后尺寸精度的影响,通过对多道次变薄拉深过程进行有限元仿真,在Simufact.forming有限元仿真软件中选取C15-c低碳钢为试验材料,以摩擦系数为试验参数,进行3道次变薄拉深数值模拟。以3道次变薄拉深成形后筒形件的实际外径与壁厚偏差为评价指标,探究多道次变薄拉深中摩擦系数对工件成形质量的影响。结果表明:经多道次变薄拉深后,工件的实际外径与壁厚皆小于理论值,随着摩擦系数的增大,工件外径呈现先增大后减小的趋势,壁厚偏差呈现先减小后增大的趋势,当摩擦系数取0.12时,工件实际外径最接近理论外径,壁厚偏差最小。     

DP600高强钢板杯形件单道次拉深旋压成形质量分析

为了研究工艺参数对高强钢板杯形件单道次拉深旋压成形质量的影响规律,以旋压件的壁厚分布、直线度以及圆度均值作为评价指标,基于有限元分析软件ABAQUS对DP600高强钢板单道次拉深旋压成形过程进行数值模拟研究,并进行了试验验证。结果表明:在高强钢板杯形件单道次拉深旋压成形过程中,随着旋轮进给比f、旋轮圆角半径rρ以及旋轮与芯模间相对间隙值δ的增大,其壁厚分布的均匀性逐渐变好,直线度逐渐增加;圆度均值呈先减小后增加的趋势,并且均存在一最小值;当f=0.5 mm·r-1、rρ=10 mm及δ=-5%时,DP600高强钢板杯形件单道次拉深旋压成形时的质量最优。     

细长薄壁筒形件错距旋压成形工艺研究

薄壁筒形件变形量大,壁厚公差要求高,加工过程中容易出现壁厚超差、振纹、开裂、脱模困难等问题,为提高生产效率,通常采取错距旋压方式成形。通过对6061铝合金细长薄壁筒形件错距旋压工艺分析及旋压成形试验,分析了旋轮进给比、壁厚减薄率、旋轮轴向和径向错距量、旋压道次、预先热处理工艺规范等对旋压过程和产品质量的影响,为细长薄壁筒形件研究出了一套切实可行的错距强旋成形方案和合理的工艺参数。     

薄壁筒形件多道次滚珠旋压成形机理研究

为研究多道次成形条件下薄壁筒形件滚珠旋压的成形机理,采用实验和有限元法相结合对薄壁筒形件多道次滚珠旋压的应力应变、旋压力和成形性进行了分析。结果表明:各道次下的等效应力和等效应变都是由旋压件的内表面向外表面逐渐增大,且随着旋压道次数的增加,等效应力和等效应变也都是逐渐增大;每道次的轴向旋压力随着滚珠行程的增加而增大,且各道次的旋压力也逐渐增大;多道次滚珠旋压时,由于采用较小的壁厚减薄量和材料的加工硬化,金属易于稳定流动,能够保证管坯的轴向伸长。因此,通过多道次滚珠旋压可实现大减薄量薄壁筒形件的旋压成形。     

筒形件多次拉深壁厚尺寸变化规律研究

在对筒形件多次拉深壁厚尺寸的变化规律进行理论分析的基础上，对黄铜Ｈ６２进行了三次拉深试验研究。通过试验证实：筒底坯料在多次拉深工艺中一直在加大其变薄量；前次拉深最大变薄点在后续拉深过程中向筒壁方向转移，可能变厚；筒壁端部尺寸一直在增厚，因而后续拉深模间隙值应持续增大。     

基于灰色关联度的筒形件变薄拉深工艺参数优化

利用Simufact. forming有限元仿真软件,以变薄拉深工艺中第1道次减薄比、凹模锥角和拉深速度3个工艺参数为自变量,以筒形件的外圆度误差与壁厚偏差为优化目标进行数值模拟,设计3水平3因素的正交试验。基于灰色关联分析法,计算各工艺参数对筒形件尺寸精度的关联系数与关联度,进行多目标优化得到最优工艺参数组合。结果表明,变薄拉深冷成形工艺中,当第1道次减薄比为70%、凹模锥角为10°、拉深速度为10 mm·s~(-1)时,筒形件的尺寸精度较高。变薄拉深工艺参数对筒形件尺寸精度的影响顺序为:第1道次减薄比凹模锥角拉深速度。经过试验验证,仿真结果与试验结果的相对误差小于10%,证明了有限元仿真有良好的可靠性,可为实际生产做出指导。     

1J50软磁合金筒形件流动旋压成形质量研究

软磁合金筒形件因具有优良的抗磁干扰能力而广泛应用于电磁领域,针对传统制备工艺中零件易漏磁及材料浪费严重等缺点,提出采用流动旋压来实现其近净成形。对冷硬态的1J50软磁合金管坯进行了再结晶退火以获得良好的塑性,随后进行筒形件流动旋压成形试验,以壁厚偏差、椭圆度、直线度和粗糙度为评价指标,分析了进给比、旋压道次对成形质量的影响。结果表明:当进给比为0.4~0.8 mm·r-1时,工件成形质量较好,当进给比大于0.8 mm·r-1时,成形质量急剧变差,因此,综合考虑旋压件的成形质量和生产效率,推荐采用0.8 mm·r-1的进给比进行流动旋压;随着旋压道次的增加,壁厚偏差和粗糙度逐渐减小,而椭圆度和直线度略有增加。     

TC4钛合金筒形件的热旋成形工艺研究

轻质、高强、耐热、耐蚀钛合金零部件在航空航天、兵器等发动机领域中具有重要的应用前景。针对一端带内法兰的TC4钛合金筒形件开展了加热旋压成形工艺研究,分析了加热温度、旋轮形状、旋压道次、旋轮进给比、壁厚减薄率等工艺参数对TC4钛合金旋压成形的影响规律,研究了旋压过程中材料出现的破裂、起皱、扭曲、扩径等现象并提出了解决措施,辅以后续精密整形和热处理工艺,制造了几何尺寸和机械性能均满足要求的TC4钛合金筒形件,为类似钛合金筒形件旋压成形提供了参考。     

凹圆弧母线筒形件空心旋压成形有限元模拟研究

采用空心旋压工艺成形凹圆弧母线筒形件难度很大。利用有限元模拟手段对该成形过程进行预测性研究,为后续的实验与生产提供理论依据。首先理论推导单一道次凹圆弧型旋轮运动关系方程,再以此为边界条件进行模拟。研究中提出了3种旋压方法,通过对比分析模拟结果发现,随动芯轴可控制筒坯自由端金属流动均衡性,多道次成形由于每一道次的相对径向进给量小,有利于控制弧顶部位的褶皱,获得较好的壁厚均匀性,且旋压件弧顶横截面椭圆化较轻。     

基于灰色关联度的筒形件二道次强力旋压工艺参数优化

为使锡青铜筒形件具有更高的尺寸精度,对二道次强力旋压加工工艺参数进行优化。减薄率、道次分配比、第1道次进给比和第2道次进给比为主要影响筒形件成形质量的工艺参数,以筒形件的内径扩径量和壁厚偏差为优化目标。采用正交试验和灰色关联度分析法对Simufact仿真模拟软件得到的二道次仿真结果进行工艺参数优化,结果表明:各工艺参数对筒形件成形质量的影响程度依次为:减薄率>道次分配比>第1道次进给比>第2道次进给比。优化后的工艺参数组合为:减薄率为40%、道次分配比为5∶5、第1道次进给比为0.6 mm·r^-1、第2道次进给比为0.6 mm·r^-1,所获的筒形件尺寸精度最优。     

突变壁厚筒形件精密旋压工艺研究

通过分析突变壁厚旋压圆筒的主要设计指标,计算旋压力后选择了合理的旋压工装,并根据材料极限减薄率设计了旋压毛坯.采用3道次旋压成形的工艺方法,优化了旋压工艺参数,实现了具有突变壁厚筒形件的旋压成形,满足了设计指标.     

厚轮缘盘形件多工步旋压增厚成形工艺

针对厚轮缘盘形件设计了多工步旋压工艺及每一步的旋轮尺寸。通过有限元模拟,分析了旋压增厚工艺的成形过程,试验验证了模拟结果。分析了旋轮圆角半径R和上倾角α对成形的影响规律,设计了5工步旋压增厚成形方案。研究结果表明,直径Φ326 mm,厚度3 mm的圆形板坯,经过5个工步,可以成形为轮缘厚度为9.1 mm,宽度为7.8 mm的盘形件。成形过程中,第1、2、3步可以分为3个阶段,第4、5步可分为2个阶段。每一工步最大的旋压力为80~120 kN,与试验值之间的误差小于7%。最后,研究了成形件横截面的硬度分布规律,探讨了硬度分布的原因。     

铝合金双台阶筒形件二次充液成形数值模拟

针对双台阶筒形件在一次充液拉深成形过程中悬空区减薄、起皱及破裂等问题,设计了二次充液拉深技术。采用Dynaform软件建立了有限元分析模型,分析了液室压力、模具参数对成形质量的影响,提出了优化的工艺参数。结果表明,提出的工艺方法可实现双台阶筒形件的精确成形,采用优化后的工艺参数可获得壁厚分布均匀,最小壁厚可达0.851mm的零件。